(Đề tài NCKH) nghiên cứu chế tạo thử nghiệm thiết bị kiểm tra tiết chế thế hiệu của máy phát điện xoay chiều ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU - CHÊ TAO THỬ NGHIÊM THIÊT BI KIÊM TRA TIÊT CHÊ THÊ HIÊU CỦAMÁY PHÁT ÐIỆN XOAY CHIỀU Ô TÔ MÃ SỐ: T2013-72 SKC005369 Tp Hồ Chí Minh, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG ́ NGHIÊN CỨU - CHÊTAỌ THỬNGHIÊM ́́ ̉ ́ ́ ́ THIÊT BI ̣KIÊM TRA TIÊT CHÊ THÊ HIÊỤ CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU Ô TÔ Mã số: T2013-72 ̃ ́ Chủ nhiệm đề tài: GVC THS NGUYÊN QUÔC ĐAT TP HCM, 12/2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍĐƠNG ̣ LƯC ̣ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG ́ NGHIÊN CỨU - CHÊTAỌ THỬNGHIÊM ́́ ̉ ́ ́ ́ THIÊT BI ̣KIÊM TRA TIÊT CHÊ THÊ HIÊỤ CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU Ô TÔ Mã số: T2013-72 ̃ ́ Chủ nhiệm đề tài: GVC THS NGUYÊN QUÔC ĐAT TP HCM, 12/2013 ̉ DANH MUCC̣ BẢNG BIÊU TRANG - Đặc tuyến và hiệu điện thế máy phát phụ thuộc dòng kích - Đặc tính hiệu chỉnh thế hiệu của máy phát - Sơ đồtiết chếbán dâñ PNP - Sơ đồtiết chếbán dâñ NPN 10 - Sơ đồtiết chếbán dâñ PP 350 13 - Sơ đồtiết chếvi macḥ xe KAMAZ 13 - Sơ đồtiết chếvi macḥ loaịD 15 - Sơ đồtiết chếvi macḥ loaịM 15 - Đặc tuyến của tiết chế vi mạch 16 - Sơ đồkhối macḥ nguồn ổn áp bản 22 - Sơ đồkhối macḥ nguồn 9V- 35V 24 - Sơ đồkhối mạch nguồn 24V 25 - Sơ đồkhối macḥ nguồn 12V 26 - Sơ đồkhối macḥ nguồn accu 26 - Sơ đồkhối macḥ nguồn hoàn chinh̉ 27 - Sơ đồkhối macḥ đèn kiểm tra 28 - Sơ đồkhối các bô pC̣ hâṇ của thiết bi .C̣ 31 - Sơ đồkhối choṇ đC̣ iêṇ áp 33 - Sơ đồkhối cho tiết chếPNP 34 - Sơ đồkhối cho tiết chếNPN 35 - Sơ đồkhối cho tiết chế24V 36 ́ ́ DANH MUCC̣ CÁC CHỮVIÊT TĂT AC: Alternating Current B: Battery DC: Direct Current E: Earth F: Field IG: Ignition L: Light P: Phase SW: Switch DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA ̀ ́ NGHIÊN CỨU ĐÊTÀI VÀĐƠN VI C̣PHƠI HƠPC̣ CHÍNH 1- DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI: GVC THS NGUYÊN QUÔC ĐAT ́́ 2- ĐƠN VI C̣PHÔI HƠPC̣ CHÍNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ ́̀ HƠ CHÍMINH MỤC LỤC DANH MUCC̣ Phần I: MỞ ĐẦU ́̉ I.1 TÔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC I.2 TÍNH CẤP THIẾT I.3 MỤC TIÊU I.4 CÁCH TIẾP CẬN I.5 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU I.6 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Phần II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU II.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRÊN Ô TÔ II.1.1 Phƣơng pháp điều chỉnh điện thế II.1.2 Một số loại tiết chế tiêu biểu II.2 MỘT SỐ TIẾT CHẾ THỰC TRÊN Ô TÔ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TỪNG LOẠI II.3 NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ KIỂM TRA TIẾT CHẾ II.3.1 Chức và yêu cầu của máy kiểm tra tiết chế II.3.2 Tiến trình nghiên cứu, thiết kế II.3.3 Tổng quan vềthiết bi C̣chếtaọ thƣ nghiêṃ va hƣơng dâñ sƣ dungC̣ ́̉ II.3.4 Tiến hanh kiểm tra môṭsốloaịtiết chếthƣcC̣ tế ́̀ Phần III: KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ III.1 KẾT LUẬN III.2 KIẾN NGHỊ Phần I: MỞ ĐẦU ̉ I.1 TƠNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC: Hiện nay, việc nghiên cứu – chế tạo thiết bị kiểm tra phục vụ giảng dạy và học tập nhà trƣờng Đại học phổ biến thế giới nhƣng còn khá hạn chế các trƣờng Việt Nam nói chung và ngành khí đợng lực trƣờng ta nói riêng giai đoạn hiện Do đó, việc chế tạo thiết bị kiểm tra phù hợp dùng giảng dạy thực hành cho khoa Cơ khí Đợng lực trở nên cần thiết Nó vừa mang tính khoa học, vừa tiết kiệm thời gian đồng thời giúp ngƣời học dễ hiểu, dễ thao tác Qua đó, ngƣời học rút đƣợc nhiều kiến thức thực tế, thao tác chuẩn, tăng hiệu quả quá trình đào tạo I.2 TÍNH CẤP THIẾT: Các sở đào tạo hiện thiếu thiết bị kiểm tra tiết chế thế hiệu ô tô I.3 MỤC TIÊU: Nghiên cứu, tính toán lý thuyết làm sở chế tạo thƣ̉ nghiêṃ thiết bị kiểm tra phục vụ công tác đào tạo I.4 CÁCH TIẾP CẬN: Qua nghiên cứu lý thuyết để tƣ tìm phƣơng án thiết kế và chế tạo thử nghiệm thiết bị đáp ứng đƣợc mục tiêu đặt I.5 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:  Tham khảo tài liệu, thu thập các thơng tin có liên quan  Nghiên cứu các tài liệu và mơ hình có liên quan - Đối tƣợng nghiên cứu: Thiết bị kiểm tra Tiết chế thế hiệu - Phạm vi nghiên cứu: Lý thuyết, tính toán thiết kế và chế tạo thử nghiệm Phần II : NỘI DUNG NGHIÊN CỨU II.1 CƠ SƠ LÝ THUYẾT ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRÊN Ô TƠ Khi điều chỉnh điện áp và cƣờng đợ dòng điện của máy phát các hệ thống cung cấp điện đới tƣợng điều chỉnh là máy phát và accu Hoạt động đồng thời của máy phát accu xảy có thay đởi vận tớc quay của phần ứng (rotor) của máy phát, của tải và của nhiệt độ phạm vi rộng Để các bộ phận tiếp nhận điện làm việc bình thƣờng điện thế của lƣới điện phải khơng đởi Vì vậy, cần phải có điều chỉnh điện thế Trong quá trình vận hành, máy phát có thể có trƣờng hợp tải vƣợt quá trị số định mức Điều này dẫn đến hiện tƣợng bị cháy, làm giảm khả chuyển đổi mạch hoặc quá nhiệt, dẫn đến tăng tải các chi tiết khí của hệ thớng dẫn đợng máy phát Vì vậy, cần có thiết bị đảm bảo hạn chế dòng điện của máy phát Tất cả các chức này hệ thống cung cấp điện cho ôtô, máy kéo đƣợc thực hiện tự động nhờ bộ điều chỉnh điện thế và dòng điện Điện thế của máy phát một chiều hoặc xoay chiều có thể đƣợc biểu diễn cơng thức: Umf = Ce.n. - 2Uo - Rtđ.Imf Trong đó: Ce : số kết cấu của máy phát Ce = pn/60.a (đối với máy phát một chiều) Ce = 4.kp.k.ko.p.w/60 ( đối với máy phát xoay chiều) kp : hệ số chỉnh lƣu, xác định qua tỉ số điện áp chỉnh lƣu trung bình và điện áp pha n: vận tốc quay của rotor máy phát 2Uo : độ sụt áp bộ chỉnh lƣu của máy phát (với máy phát một chiều 2Uo là độ sụt áp chổi than) Rtd : điện trở tƣơng đƣơng của máy phát có tính đến đợ sụt áp máy phát và bộ chỉnh lƣu (với máy phát xoay chiều Rtd : là một biến số phụ thuộc vào vận tốc quay của rotor) Imf : dòng điện của máy phát Ko : hệ số dây quấn K : hệ số dạng từ trƣờng Từ thông của máy phát đƣợc kích thích điện từ có thể biểu diễn qua dòng kích thích  Trong đó: o : từ dƣ a, b : các hệ sớ của đƣờng cong từ hóa  U2 0 Hình 1: Đặc tuyến từ hiệu điện máy phát phụ thuộc vào dịng kích Để xác định các hệ số a,b đƣờng đặc tính khơng tải (hình 1) ta chọn hai điểm: điểm đoạn thẳng, điểm đoạn bão hoà Bỏ qua ảnh hƣởng của từ dƣ o và độ sụt áp bộ chỉnh lƣu 2Uo đối với điểm chọn, ta có thể viết: U1 = Ce.n.Ik1/(a + bIk1) II.3.3.3 Hƣớng dẫn sử dụng thiết bị II.3.3.3.1 Cách phân loại tiết chế bán dẫn PNP, NPN  Để phân biệt tiết chế là loại nào trƣớc hết ta phải biết tiết chế hệ 12V hay 24V  Nếu tiết chế thuộc hệ 12V ta thực hiện các bƣớc sau: Nối các chân B, F, E tiết chế vào tƣơng ứng vị trí các chân tableau ́ ThS NG QC ĐAT Hình 37: Nối chân B, F, E tiết chế vào thiết bị Bật công tắc 12-24 sang vị trí 12 Bật công tắc 12V-24Vsang vị trí 12V Bật công tắc POWER 32 Hình 38: Bật cơng tắc chọn hệ 12-24 Bật công tắc NPN-PNP sang vị trí PNP nếu đèn checking sáng tiết chế tḥc loại PNP Nếu đèn không sáng, bật công tắc NPN-PNP sang vị trí NPN, nếu đèn sáng tiết chế thuộc loại NPN 33 Hình 39: Tiết chế thuộc loại PNP 34  Nếu tiết chế là tiết chế hệ 24V ta tiến hành tƣơng tự nhƣng phải bật công tắc 12-24 sang vị trí 24, công tắc 12V-24V sang vị trí 24V Hình 40: Tiết chế thuộc loại NPN 35 Hình 41: Tiết chế hệ 24V 36 II.3.4 Tiến hành kiểm tra số loại tiết chế thực tế II.3.4.1 Tiết chế Adian JFT149T ́ ThS NG QC ĐAT Hình 42: Nối chân B, F, E tiết chế vào thiết bị CÁC BƢỚC THỰC HIỆN Cắm các chân B, F, E của tiết chế vào thiết bị nhƣ ( hình 42) Bật các cơng tắc 12-24 sang vị trí 12 Bật công tắc Power Bật công tắc NPN-PNP sang vị trí PNP Đèn checking sáng chứng tỏ tiết chế tḥc loại PNP (hình 43) Chỉnh biến trở cho điện áp nguồn tăng dần lên, đèn checking sáng thêm (hình 44) 37 Hình 43: Đèn checking sáng Hình 44: Tăng dần điện áp nguồn 38 Hình 45: Ngưỡng điện áp hiệu chỉnh Khi điện áp hiệu chỉnh vƣợt mức hiệu chỉnh 14V của tiết chế đèn checking tắt (hình 45) chứng tỏ tiết chế còn tốt II.3.4.2 Tiết chế Adian JFT249T Ta cắm các chân tiết chế vào thiết bị nhƣ hình (42) Bật các cơng tắc 12-24 sang vị trí 24 Bật công tắc power Bật công tắc NPN-PNP sang vị trí PNP Đèn checking sáng chứng tỏ tiết chế tḥc loại PNP (hình 46) 39 Hình 46: Đèn checking sáng kiểm tra tiết chế hệ 24 Hình 47: Tăng dần điện áp nguồn 40 Xoay biến trở để tăng dần điện áp nguồn, đèn checking sáng Khi điện áp máy phát vƣợt mức điện áp hiệu chỉnh, đèn checking tắt Chứng tỏ tiết chế còn hoạt động tốt (hình 48) Hình 48: Ngưỡng điện áp hiệu chỉnh tiết chế hệ 24 41 Phần III: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ III.1 KẾT LUẬN: Sau gần một năm thực hiện, đề tài hoàn thành và đạt đƣợc một số kết quả sau: - Tổng hợp khá đầy đủ nội dung thông tin ổn định điện thế ô tô, đặc biệt là các loại bộ điều chỉnh điện dùng máy phát điện xoay chiều; - Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thử nghiệm thiết bị kiểm tra bộ điều chỉnh điện; Ngoài ra, sản phẩm đề tài có thể dùng cho tất cả cán bộ giảng dạy và học sinh sinh viên nghiên cứu hệ thống cung cấp điện ôtô III.2 KIẾN NGHỊ: Trên sở nội dung thuyết minh đề tài đƣợc biên soạn, ngƣời nghiên cƣ́u thi công thiết bị kiểm tra bộ điều chỉnh điện tƣơng ứng với phần lý thuyết mà đề tài này thực hiện Tuy nhiên, kinh phić òn haṇ hepC̣ nên sản phẩm chƣa đƣơcC̣ thẩm mỹ Nếu cóđiều kiêṇ vềkinh phí , sản phẩm cần đƣợc trang bị các bộ ph ận với chất lƣơngC̣ cao ngỏ hầu hoàn thiện phƣơng tiện giảng dạy và học tập hệ thống cung cấp điện ôtô tại bộ môn Điện tử ôtô khoa Cơ khí Động lực -Trƣờng đại học Sƣ phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS TS Đỗ Văn Dũng - TRANG BỊ ĐIỆN & ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ HIỆN ́ ĐẠI, Nhà xuất bản ĐẠI HỌC QUÔC GIA - 2004; [2].Ths Lê Thanh Phúc - Giáo trình THỰC TẬP ĐIỆN Ô TÔ I - ĐH SPKTTP HCM , Lưu hành nội bộ; [3] www.google.com; [4] www.datasheetcatalog.com; [5] www.dientuvietnam.com PHỤ LỤC: BÀI BÁO NỘI SAN KHOA CKĐ Hiện nay, việc nghiên cứu – chế tạo thiết bị kiểm tra phục vụ giảng dạy và học tập nhà trường Đại học phổ biến thế giới còn khá hạn chế các trường Việt Nam nói chung và ngành khí đợng lực trường ta nói riêng giai đoạn hiện Do đó, việc chế tạo thiết bị kiểm tra phù hợp dùng giảng dạy thực hành cho khoa Cơ khí Động lực trở nên cần thiết Nó vừa mang tính khoa học, vừa tiết kiệm thời gian đồng thời giúp người học dễ hiểu, dễ thao tác Qua đó, người học rút nhiều kiến thức thực tế, thao tác chuẩn, tăng hiệu quả quá trình đào tạo Từ nhâṇ thức , đa tƣ̃ iến hành nghiên cứu đểchếtaọ thử nghiêṃ thiết bi C̣ kiểm tra bô C̣tiết chếthếhiêụ của máy phát điêṇ xoay chiều ô tô với mucC̣ tiêu đươcC̣ đăṭra sau:  Chức  Phân loại tiết chế bán dẫn và vi mạch PNP hoặc NPN  Kiểm tra tình trạng hoạt đợng của các loại tiết chế ô tô  Yêu cầu  Điện áp tạo ổn định, thay đổi một dãy rộng để việc kiểm tra chính xác  Kiểm tra các tiết chế PNP vàNPN hệ 12V và hệ 24V  ́ TIÊN TRÌNH NGHIÊN CỨU:  Bộ nguồn: tạo điện áp ổn định và có thể thay đởi từ 10 vơn đến 35 vơn, có đầy đủ các cực ng̀n để kiểm tra tính của các loại tiết chế  Lắp ráp mạch nguồn thành nguồn hoàn chỉnh  ́ ́ KÊT QUẢNGHIÊN CỨU VÀCHÊTAỌ THỬNGHIÊM Sau gần môṭnăm thưcC̣ hiêṇ lưạ choṇ bô C̣phâṇ vàlắp đăṭ , thiết bi kiệ̉m tra tiết chếthếhiêụ của máy phát đ iêṇ xoay chiều ô tô hoàn thành và thử nghiêṃ với kết quảkhảquan, đaṭmucC̣ tiêu mà đề tài nghiên cứu nêu Tổng quan bên thiết bị có dạng sau ... và mở transistor Tr2 để bật đèn báo nạp để chỉ không bình thƣờng này Hình 19: Khi chân F nối mát 21 II.3 NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ KIỂM TRA TIẾT CHẾ II.3.1 Chức yêu cầu máy kiểm tra tiết chế. .. CHỈNH ĐIỆN ÁP TRÊN Ô TÔ II.1.1 Phƣơng pháp điều chỉnh điện thế II.1.2 Một số loại tiết chế tiêu biểu II.2 MỘT SỐ TIẾT CHẾ THỰC TRÊN Ô TÔ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TỪNG LOẠI II.3 NGHIÊN... ? ?ô? ?khối mạch nguồn 24V 25 - Sơ ? ?ô? ?khối macḥ nguồn 12V 26 - Sơ ? ?ô? ?khối macḥ nguồn accu 26 - Sơ ? ?ô? ?khối macḥ nguồn hoàn chinh̉ 27 - Sơ ? ?ô? ?khối